Dy dekada më parë, dy fizikanë po qëndronin në një muze në Madrid duke menduar për veprat e piktorit post-impresionist Vincent van Gogh.

Një fjalë vijonte të endej në  kokat e tyre për të përshkruar punën dhe jetën e artistit: turbulente.

Njëri nga fizikanët iu drejtua tjetrit duke e pyetur: A mund të matet turbulenca në pikturat e Van Gogh?

Kështu lindi një polemikë e re në fizikë. Turbulenca është gjithandej rreth nesh.

Gjendet në vorbullat në atmosferë që shkaktojnë turbulencat gjatë fluturime me avion, në vorbullat që e bëjnë oqeanin të turfullojë, vërshimet kaotike të reve të gazit që ndihmojnë në lindjen e yjeve të rinj.

Por përshkrimi i turbulencës në një nivel matematikor është një nga problemet më të vështira në shkencë.

Turbulenca lidh së bashku lëvizjen e lëngjeve në shkallë të ndryshme të një sistemi, duke ushqyer energji nga rrotullimet në shkallë të gjerë tek ato më të vogla, siç thotë një varg i vitit 1922 nga matematikani dhe fizikani anglez Leëis Fry Richardson:

Rrotullimet e mëdha kanë rrotullime të vogla që ushqehen me shpejtësinë e tyre, dhe rrotullat e vogla kanë rrotullime më të vogla dhe kështu me radhë deri sa arrihet në viskozitet.

Në aspektin statistikor, kjo duket pak më ndryshe.

Në vitin 1941, Andrey N. Kolmogorov, një matematikan sovjetik, zhvilloi një teori statistikore të turbullirës.

“Ligji i shkallëzimit” i Kolmogorovit përshkruan se si energjia shpërndahet në shkallë të ndryshme në një rrjedhë të turbullt. Për ta matur atë në një pikturë statike, studiuesit duhej të krijonin një metodë për të matur rrjedhën e saj, një problem që i mbajti ata të bllokuar për një vit.

Pasi admiroi turbullirën emocionale në pikturat në muze, fizikani José Luis Aragón nga Universiteti Kombëtar i Meksikës dhe kolegu i tij Manuel Torres nga Këshillin Kombëtar i Kërkimeve Spanjolle filluan të kërkonin turbulencën matematikore në disa nga pikturat e Van Gogh duke ekzaminuar dallimet në ndriçimin ose shkëlqimin e pikselëve të ndarë nga një largësi e caktuar.

Ata zbuluan se “Nata me yje” ishte turbulente dhe jo vetëm për  sa u përket standardeve artistike.

Një dekadë më vonë, astrofizikani James Beattie analizoi ndryshimet në ndriçimin në një copëz në pjesën e mesme të pikturës. Ai e ndau katrorin në tre kanale me ngjyra për ta bërë më lehtë analizën. Ai zbuloi se rrotullimet dhe vorbullat e Van Gogh ndoqën luhatjet statistikore të gjetura në një lloj të ndryshëm turbulence që krijon natën e vërtetë me yje: turbulenca supersonike.

Beattie është një astrofizikan në Universitetin Princeton dhe Institutin Kanadez për Astrofizikën Teorike, i cili përdor superkompjuterët për të simuluar turbulencat supersonike dhe gjithashtu është i mahnitur nga spektakli vizual i turbulencës në natyrë. Kohët e fundit ai zëvendësoi qiellin e pikturës së Van Goghut me një simulim të turbulencës supersonike.

Megjithatë, pyetja nëse Van Gogh përshkruan saktësisht turbulencat në një nivel matematikor nuk u zgjidh. Një tjetër studim u shfaq më vonë, që hidhte poshtë studimin origjinal dhe duke akuzuar ata që sugjeronin se turbulenca ishte e përfshirë në punën e përjetësimit të një miti.

Tani, një studim i ri në revistën Physics of Fluids përpiqet të zgjidhë çështjen.

Fizikani Yongxiang Huang i Universitetit Xiamen ia caktoi problemin studentit të tij të diplomuar, Yinxiang Ma, i cili filloi duke e kthyer pikturën në shkallë gri. Pastaj, ata hoqën fshatin, kishën, malet – çdo gjë që nuk rrotullohej.

Kjo la 14 vorbullat në pikturën ikonike. Ata filluan të analizojnë manualisht çdo spirale, matjen e disa qindra penelatave, duke matur ndriçimin së bashku me gjerësinë dhe gjatësinë e çdo penelate.

Beattie vëren se në një pikturë statike, është e pamundur të studiohet shpejtësia ose energjia e një lëngu ose gazi siç bëjnë zakonisht shkencëtarët.

“Ne në vend të kësaj mendojmë për vetë bojën si një gjurmë të strukturës themelore të turbulencës,” tha ai.

Në studimin e ri, studiuesit gjetën turbulenca klasike në pikturë – madhësitë e vorbullave rrotulluese, distanca dhe intensiteti i tyre relativ ndoqën ligjin fizik të zbuluar nga Kolmogorov kur analizuan të gjitha vorbullat që ndriçonin qiellin e natës, duke përfshirë hënën.

Ata gjithashtu gjetën brenda variacionit të penelave një model të njohur si shkallëzimi i Batchelor, i quajtur me emrin e matematikanit australian George Batchelor. Në vitin 1959, Batchelor identifikoi një ligj universal që përshkruan se si një “skalar pasiv” – i cili mund të jetë një sasi kremi të përzier në kafe, konfeti e hedhur në një erë të trazuar ose një kandil deti në rrymat e oqeanit – transportohet nga një rrjedhë e turbullt.

Ajo që është e pazakontë, sipas Huang, është të shohësh të dy llojet e shkallëzimit në të njëjtën kohë.

“Për shumë vite, shkencëtarët janë përpjekur të vërtetojnë këtë teori përmes eksperimenteve laboratorike dhe simulimeve numerike me rezolucion të lartë duke përdorur superkompjuterë,” tha Huang.

“Eshtë mjaft befasuese për ne të vëzhgojmë të dyja këto shkallëzime në këtë kryevepër të Van Gogh.”

Huang vlerëson Van Goghun jo për kuptimin e matematikës së turbulencës, por të qenit një vëzhgues i kujdesshëm i rrjedhave të turbullta.

“Për një teoricien të turbulencës, ne krenohemi me universalitetin e turbulencës – është këtu, është atje, është kudo.…Ajo që unë kuptoj nga studimet si ky është se Van Gogh kapi një pjesë të këtij universaliteti në pikturën “Nata me Yje”. Unë mendoj se njerëzit e dinë këtë,” tha Beattie në një email.

“Ata e dinë se diçka e mrekullueshme është ngulitur në këtë pikturë dhe ne jemi tërhequr prej saj, fizikantë dhe amatorët njësoj. Vorbullat dhe spiralet,  – ato janë kaq familjare për ne.”

 Washington Post